3D buněčné kultury a jejich aplikace v toxikologických studiích a medicíně

Tomáš KUŹMA

Bachelor's thesis

3D cell cultures and their application in toxicological studies and medicine

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá problematikou trojrozměrných (3D) buněčných kultur a jejich využitím v biologickém a medicínském výzkumu. První část charakterizuje základní technologické platformy 3D modelů, zejména sféroidy, organoidy a scaffoldové struktury. Další část objasňuje biologické a biofyzikální principy kultivace v trojrozměrném prostředí a srovnává je s limity konvenčních 2D monovrstev. Následně je zhodnocen přínos 3D modelů v toxikologii a medicíně, zejména v personalizované onkologii a při studiu environmentálních rizik nanomateriálů či mikroplastů. Poslední kapitola analyzuje budoucí perspektivy a propojení 3D kultur s moderním bioinženýrstvím. Pozornost je věnována především mikrofluidním platformám "orgán na čipu", 3D biotisku a pokročilým zobrazovacím metodám (optické projasňování tkání a mikroskopie LSFM).

Abstract:

This bachelor's thesis focuses on three-dimensional 3D cell cultures and their application in biological and medical research. The first part characterizes basic technological platforms of 3D models, specifically spheroids, organoids, and scaffold structures. The following section elucidates the biological and biophysical principles of 3D cultivation and compares them with the limitations of conventional 2D monolayers. Subsequently, the contribution of 3D models in toxicology and medicine is evaluated, particularly in personalized oncology and the study of environmental risks of nanomaterials or microplastics. The final chapter analyzes future perspectives and the integration of 3D cultures with modern bioengineering. Attention is primarily given to "organ-on-a-chip" microfluidic platforms, 3D bioprinting, and advanced imaging methods (tissue clearing and LSFM microscopy).

Keywords

3D buněčné kultury, sféroidy, organoidy, in vitro modely, toxikologie, tkáňové inženýrství, orgán na čipu, 3D biotisk

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 4. 2026

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 19. 5. 2026
• Supervisor: Mgr. Zuzana Rybková, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Experimental Biology